專利名稱：一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬發(fā)黑劑，特別涉及一種金屬鍍鋅層的發(fā)黑劑及其制備方法。
技術(shù)背景
鍍鋅金屬在工業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛，其耐蝕性良好，外觀自然，對于一般應(yīng)用場合 都很適用，但由于工業(yè)金屬件常需要在潮濕、高溫等特殊環(huán)境下使用，這就要求其有更加優(yōu) 良的性能。
為了滿足市場需求，人們在改變金屬鍍鋅層表面性能方面已做了很多嘗試，也開 發(fā)出了一些相關(guān)產(chǎn)品和工藝，其工作主要集中在金屬鍍鋅層的化學(xué)發(fā)黑處理方面。表面發(fā) 黑技術(shù)應(yīng)用于各種金屬產(chǎn)品的表面防護及裝飾方面已有多年的歷史，但傳統(tǒng)工藝采用含亞 硝酸鈉的堿性工藝，需在140°C的高溫下處30-90min。因此該工藝生產(chǎn)周期長，能耗大，且 亞硝酸鈉是公認(rèn)的致癌物質(zhì)，勞動環(huán)境惡劣。這使得近年來許多研究者對新型發(fā)黑工藝展 開了大量的研究工作，但對于金屬鍍鋅層的發(fā)黑處理而言，雖然現(xiàn)有的研究工作取得了一 些進展，但總體來說在技術(shù)上還不夠完善，存在著對前處理要求較高，附著力和耐磨性差， 其中很多發(fā)黑液中含有硒鹽導(dǎo)致成本較高，且其中的硒鹽對環(huán)境及人體的危害也較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無毒環(huán)保且能夠在金屬鍍鋅層表面形成耐 蝕性良好的發(fā)黑膜層的金屬鍍鋅層發(fā)黑劑。
本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種上述金屬鍍鋅層發(fā)黑劑的制備方法。
本發(fā)明要實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采取的技術(shù)方案是一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑，由下 列重量組份的原料所組成
20-25份鉬酸銨
2-3份硫酸鎳
2. 5-3. 5份硫代硫酸鈉
3-4份氯化鋅
0.3-0. 5 份絡(luò)合劑
40-60 份水。
所述絡(luò)合劑為抗壞血酸、檸檬酸、對苯二酚中的一種或幾種，所述pH調(diào)節(jié)劑為醋 酸或磷酸，優(yōu)選醋酸。
一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑，其制備方法包括以下步驟
(1)按上述重量組份稱取原料；
(2)將鉬酸銨和硫酸銅加入到部分水中并攪拌使其完全溶解，制得半成品處理 液；
(3)將硫酸鎳、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、氯化鋁、氯化鋅、氯化鉀分別加入到步驟 (2)制得的半成品處理液中并攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；0. 5-0. 7份硫酸銅 1-3份亞硫酸鈉 3. 5-4. 5份氯化鋁 7-8份氯化鉀 適量PH調(diào)節(jié)劑3
(4)在步驟(3)制得的半成品處理液中加入絡(luò)合劑并攪拌使其完全溶解，再用pH 調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH值為1-1. 5，既得本發(fā)明發(fā)黑劑。
本發(fā)明金屬鍍鋅層發(fā)黑劑發(fā)黑工藝如下
a、鍍鋅層表面預(yù)處理
除油一水洗一除銹一水洗
b、發(fā)黑處理將需要發(fā)黑的鍍鋅金屬件放入本發(fā)明發(fā)黑劑中，在常溫條件下浸泡 5分鐘。
C、后處理發(fā)黑后取出經(jīng)水洗，在120°C溫度下烘干1小時即可。
本發(fā)明發(fā)黑劑處理所得的發(fā)黑膜層附著力好，耐蝕性強，吸光率高，耐磨、耐彎折， 不含亞硝酸鈉及硒鹽等對環(huán)境和人體有損害的物質(zhì)，發(fā)黑工藝簡單，無毒環(huán)保。
具體實施方式
實施例1
(1)在反應(yīng)容器中加入40份的水，接著加入主要成膜物質(zhì)鉬酸銨20份和硫酸銅 0. 7份，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(2)再往步驟(1)半成品處理液中加入2. 5份硫酸鎳、1份亞硫酸鈉、2. 5份硫代硫 酸鈉、4份氯化鋁、3. 5份氯化鋅、7. 5份氯化鉀，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(3)再往步驟( 半成品處理液中加入0. 3份絡(luò)合劑抗壞血酸，攪拌使其完全溶 解，然后用醋酸調(diào)節(jié)其PH值在1.5，既得本發(fā)明發(fā)黑劑。
實施例2
(1)在反應(yīng)容器中加入60份的水，接著加入主要成膜物質(zhì)鉬酸銨25份和硫酸銅 0. 5份，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(2)再往步驟(1)半成品處理液中加入3份硫酸鎳、3份亞硫酸鈉、3. 5份硫代硫酸 鈉、3. 5份氯化鋁、3份氯化鋅、8份氯化鉀，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(3)再往步驟(2)半成品處理液中加入0. 5份絡(luò)合劑檸檬酸，攪拌至全部溶解，然 后用醋酸調(diào)節(jié)其PH值在1. 0，既得本發(fā)明發(fā)黑劑。
實施例3
(1)在反應(yīng)容器中加入50份的水，接著加入主要成膜物質(zhì)鉬酸銨22份和硫酸銅 0. 6份，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(2)再往步驟(1)半成品處理液中依次加入2份硫酸鎳、2份亞硫酸鈉、3份硫代硫 酸鈉、4. 5份氯化鋁、4份氯化鋅、7份氯化鉀，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(3)再往步驟(2)半成品處理液中加入0. 4份絡(luò)合劑對苯二酚，攪拌至全部溶解， 然后用醋酸調(diào)節(jié)其PH值在1. 2，既得本發(fā)明發(fā)黑劑。
實施例4
(1)在反應(yīng)容器中加入M份的水，接著加入主要成膜物質(zhì)鉬酸銨23份和硫酸銅 0. 6份，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(2)再往步驟(1)半成品處理液中加入2. 5份硫酸鎳、2份亞硫酸鈉、2. 5份硫代硫 酸、4份氯化鋁、3. 5份氯化鋅、7. 5份氯化鉀，攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；
(3)再往步驟(2)半成品處理液中加入絡(luò)合劑0. 1份抗壞血酸、0. 1份檸檬酸和0. 2份對苯二酚，攪拌至全部溶解，然后用醋酸調(diào)節(jié)其PH值在1. 3，既得本發(fā)明發(fā)黑劑。
由于我國目前尚無金屬發(fā)黑膜耐磨耐蝕性測試方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，因此 對本發(fā)明的發(fā)黑劑采用常規(guī)的測試方法對成膜性能進行測試。
下面利用本發(fā)明實施例1-4的發(fā)黑劑按本發(fā)明發(fā)黑工藝進行相關(guān)試驗，處理試樣 為直徑13毫米的鍍鋅鋼絲繩，其結(jié)果如下
1、結(jié)合強度多次彎曲試驗，經(jīng)1000次往復(fù)彎曲均未發(fā)現(xiàn)發(fā)黑層脫落現(xiàn)象。
2、光吸收率用橢圓偏振光譜儀測定，發(fā)黑膜層光吸收率均達(dá)到90. 7-92. 4%。
3、耐磨性用橡皮沿45度角方向來回磨擦千次以上，均未見脫落現(xiàn)象。
4、耐蝕性能將經(jīng)本發(fā)明發(fā)黑劑與傳統(tǒng)堿性發(fā)黑劑處理所獲膜層進行耐蝕性能的 對比試驗，其結(jié)果如下表
傳統(tǒng)堿性發(fā)黑工藝所用的處理劑是以體積1升計由下列重量配比的原料組成氫 氧化鈉600g/L，亞硝酸鈉200g/L，余量為水；處理工藝為將試樣置于上述發(fā)黑劑中，在溫 度135 °C條件下浸泡30分鐘。
項目本發(fā)明實施例1-4發(fā)黑層堿性發(fā)黑法所獲膜層30%中性硫酸銅滴定90秒，出現(xiàn)輕微析出銅30秒，出現(xiàn)輕微析出銅鹽霧試驗鍍層均無剝落現(xiàn)象膜層無起皮及脫落現(xiàn)象，只留 下劃痕5%氯化鈉溶液噴霧周期15分 鐘，溫度3±0.5°C12小時出現(xiàn)小白點，72小時 內(nèi)未有銹點出現(xiàn)5小時出現(xiàn)誘點人工大氣加速試驗 試驗溫度45 土 1 相對濕度75±5°C 降水周期12分鐘 光源水燈式氙燈(6000瓦)24小時有輕微變色，120小時 表面有失光現(xiàn)象但仍保持黑 色。245小時從半光變至完全 失光。14小時幵始明顯生銹，62小 時嚴(yán)重生銹。
由上述數(shù)據(jù)看，本發(fā)明發(fā)黑劑處理效果超出了傳統(tǒng)堿性發(fā)黑工藝的處理效果，且 本發(fā)明發(fā)黑劑發(fā)黑工藝簡單易行，便于實際生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑，其特征在于由以下重量組份的原料所組成20-25份鉬酸銨 2-3份硫酸鎳0. 5-0. 7份硫酸銅 1-3份亞硫酸鈉 3. 5-4. 5份氯化鋁2. 5-3. 5份硫代硫酸鈉 3-4份氯化鋅 0. 3-0. 5份絡(luò)合劑7-8份氯化鉀 適量PH調(diào)節(jié)劑40-60份水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑，其特征在于所述絡(luò)合劑為抗壞血 酸、檸檬酸、對苯二酚中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑，其特征在于所述PH調(diào)節(jié)劑為醋酸 或磷酸。
4.一種權(quán)利要求1所述的金屬鍍鋅層發(fā)黑劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按上述重量組份稱取原料；(2)將鉬酸銨和硫酸銅加入到部分水中并攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；(3)將硫酸鎳、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、氯化鋁、氯化鋅、氯化鉀分別加入到步驟(2)制 得的半成品處理液中并攪拌使其完全溶解，制得半成品處理液；(4)在步驟C3)制得的半成品處理液中加入絡(luò)合劑并攪拌使其完全溶解，再用pH調(diào)節(jié) 劑調(diào)節(jié)PH值為1-1. 5，既得本發(fā)明發(fā)黑劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬鍍鋅層發(fā)黑劑及其制備方法。本發(fā)明金屬鍍鋅層發(fā)黑劑由以下重量組份的原料所組成20-25份鉬酸銨、0.5-0.7份硫酸銅、2-3份硫酸鎳、1-3份亞硫酸鈉、2.5-3.5份硫代硫酸鈉、3.5-4.5份氯化鋁、3-4份氯化鋅、7-8份氯化鉀、0.3-0.5份絡(luò)合劑、適量pH值調(diào)節(jié)劑、水40-60份；其pH值在1.0-1.5之間。本發(fā)明發(fā)黑劑可在鍍鋅層表面形成致密性高、附著力好、耐蝕性強的發(fā)黑膜層，發(fā)黑工藝簡單，無毒環(huán)保。
文檔編號C23C22/40GK102031510SQ20101061581
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉萬青, 饒丹 申請人:合肥華清金屬表面處理有限責(zé)任公司